2019 年 5 月 20 日——世界计量日——阿伏伽德罗常数不再需要被测量。它成为一个精确的数字,整个国际单位制围绕七个自然常数被重新搭建。
千克仍然由 1889 年起保存在巴黎近郊的国际千克原器定义——一块铂铱合金圆柱体。比对实验显示,它与官方复制品之间的质量差已漂移约 50 微克:质量单位本身在悄悄变动。
而摩尔又通过"0.012 千克碳-12"与千克绑定,实物原器一旦漂移,摩尔的大小也会随之悄然改变。一块金属,同时悬着两个单位。
第 26 届国际计量大会于 2018 年 11 月 16 日表决通过修订案,2019 年 5 月 20 日正式生效。阿伏伽德罗常数被固定为:
方向从此颠倒:不再是"数出 12 克碳-12 里的原子来得到 NA",而是"用精确的 NA 来定义什么是摩尔"。
整个国际单位制如今建立在七个被精确固定的自然常数之上:
| 常数 | 符号 | 精确数值 |
|---|---|---|
| 铯-133 基态超精细能级跃迁频率 | ΔνCs | 9 192 631 770 Hz |
| 真空中的光速 | c | 299 792 458 m/s |
| 普朗克常数 | h | 6.626 070 15 × 10⁻³⁴ J·s |
| 基本电荷 | e | 1.602 176 634 × 10⁻¹⁹ C |
| 玻尔兹曼常数 | k | 1.380 649 × 10⁻²³ J/K |
| 阿伏伽德罗常数 | NA | 6.022 140 76 × 10²³ mol⁻¹ |
| 频率 540 THz 单色辐射的发光效能 | Kcd | 683 lm/W |
12 克碳-12 仍然几乎恰好是 1 摩尔原子——但"几乎"现在有了意义:¹²C 的摩尔质量不再精确等于 0.012 kg/mol,而变成一个需要测量的量,目前精度达百亿分之几。对日常实验室而言,什么都感觉不到。
真正改变的是哲学:国际单位制的任何一个单位,都不再依赖人造实物。整个体系完全建立在自然常数之上——任何人、在任何地方、在任何时刻,都可以独立复现。